(57)【要約】【課題】  車両内側のエクステンションで遮光される光量を減らし、かつ車両外側の拡散光を増加させることができる車両用灯具を得る。【解決手段】  投影レンズ３３と、光源２７と、光源２７を略焦点とし光源２７からの光を投影レンズ３３に向けて反射させる反射面２９ａを備えたリフレクタ２９と、容器状のボディ２１と、ボディ２１とで灯室を形成するカバー２３と、を有する車両用灯具１００において、カバー２３は、水平断面が車両幅方向の仮想線２５に対してスラントし、投影レンズ３３は、後方焦点Ｆを有するとともに、中心部から外周部に向かって肉厚が薄くなり、かつ外周部のうち、車両内側縁部を、車両外側縁部より車両前方側に突出させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影レンズと、光源と、前記光源を略焦点とし前記光源からの光を前記投影レンズに向けて反射させる反射面を備えたリフレクタと、容器状のボディと、前記ボディとで灯室を形成するカバーと、を有し、前記投影レンズから出射した光を光軸に沿って前方に投影する車両用灯具において、
前記カバーは、水平断面が車両幅方向の仮想線に対してスラントし、
前記投影レンズは、後方焦点を有するとともに、中心部から外周部に向かうにつれて肉厚が薄くなり、かつ外周部のうち、車両内側縁部が車両外側縁部より車両前方側に突出したことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記投影レンズの中央部には、前記光源からの光の入射面および出射面が前記光軸と略直交する領域が形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記車両内側縁部の後方に、付加光学系が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記投影レンズは、前記後方焦点近傍を通過した光を略平行光として前方に投影することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記投影レンズは、前記後方焦点近傍を通過せずに前記投影レンズの車両外側縁部側に入射した光を車両内側縁部側に入射した光よりも進行方向が小さく変化するように屈折させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ型の灯具ユニットを備えた車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１に示すプロジェクタ型ヘッドランプ２００は、例えば回転楕円面を有するリフレクタ２０３の第一焦点の近傍に光源バルブ２０４の光源２０４ａを配置し、この光源２０４ａからの光が収束する第二焦点の近傍に後方焦点を有する左右対称な投影レンズ２０２を配置する。この種の従来のプロジェクタ型ヘッドランプ２００においては、光源バルブ２０４から出射した光を第二焦点に一旦収束し、以後は放射状に拡散する光を投影レンズ２０２で照射方向に投影する。
【０００３】
回転楕円面を有するリフレクタ２０３を用いた場合には、リフレクタ２０３にて反射された光が投影レンズ２０２の後方焦点近傍に集光され、投影レンズ２０２にて屈折して出射した光は、略平行光として集光された状態で前方に投影される。このようなリフレクタ２０３は、例えばハイビーム用の灯具ユニットに用いられるものであり、遠方まで光を照射することができる。ただし、この種の回転楕円面を有するリフレクタ２０３では、水平方向に光を十分に拡散させることができないため、側方視認性が相対的に低下してしまう。
【０００４】
側方視認性を向上させる一手法として、図１２に示すように、光軸Ａｘを含む断面形状が略楕円で形成されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定された、すなわち鉛直断面が略楕円形状を有し且つ水平断面が楕円をベースとした自由曲面形状を有する反射面を備えたリフレクタ３０３と、左右対称な投影レンズ３０２とを用いたプロジェクタ型ヘッドランプ３００もある（特許文献１参照）。
このプロジェクタ型ヘッドランプ３００では、特に水平断面においては、リフレクタ３０３は、光源バルブ３０４の光源３０４ａからの光を光軸からの距離が離れるほど投影レンズ３０２の後方焦点よりも前方に反射するように設計されているため、水平方向に光が拡散し、側方視認性を向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７６５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、鉛直断面が略楕円形状を有し且つ水平断面が楕円をベースとした自由曲面形状を有する反射面を有するリフレクタ３０３を用いて水平方向の拡散を大きくした場合、車両の種類によっては、車体外形に沿ったカバー３０５の急なスラントに対応できず、図１２に示すように光源３０４ａから出射される車両内側への拡散光の一部がエクステンション３０６等によって遮られる場合もある。
【０００７】
このように拡散光がエクステンションで遮られないようにするためには、車両幅方向への光の拡散角度を狭くすることも考えられるが、左右対称な光学系では、左右の拡散角度が同一であるため、車両内側への拡散角度を減らすことによって、車両外側への拡散角度も減少してしまう問題があった。このような構成とすれば、夜間の側方視認性が低下し、安全に支障をきたす虞もあった。また、従来の左右対称レンズでは、車両内側のレンズ外周部に入射した光が、レンズ出射面で全反射し、その結果、光の利用効率が低下し、車両外側への拡散光が減少する場合もある。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、車両内側のエクステンションで遮光される光量を減らし、かつ車両外側の拡散光を増加させることができる車両用灯具を提供し、もって、光利用効率および安全性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  投影レンズと、光源と、前記光源を略焦点とし前記光源からの光を前記投影レンズに向けて反射させる反射面を備えたリフレクタと、容器状のボディと、前記ボディとで灯室を形成するカバーと、を有し、前記投影レンズから出射した光を光軸に沿って前方に投影する車両用灯具において、
前記カバーは、水平断面が車両幅方向の仮想線に対してスラントし、
前記投影レンズは、後方焦点を有するとともに、中心部から外周部に向かうにつれて肉厚が薄くなり、かつ外周部のうち、車両内側縁部が車両外側縁部より車両前方側に突出したことを特徴とする車両用灯具。
（２）  前記投影レンズの中央部には、前記光源からの光の入射面および出射面が前記光軸と略直交する領域が形成されていることを特徴とする（１）記載の車両用灯具。
（３）  前記車両内側縁部の後方に、付加光学系が設けられたことを特徴とする（１）または（２）に記載の車両用灯具。
（４）  前記投影レンズは、前記後方焦点近傍を通過した光を略平行光として前方に投影することを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の車両用灯具。
（５）  前記投影レンズは、前記後方焦点近傍を通過せずに前記投影レンズの車両外側縁部側に入射した光を車両内側縁部側に入射した光よりも進行方向が小さく変化するように屈折させることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の車両用灯具。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カバーは、水平断面が車両幅方向の仮想線に対してスラントし、投影レンズは、後方焦点を有するとともに、中心部から外周部に向かって肉厚が薄くなり、かつ外周部のうち、車両内側縁部が車両外側縁部より車両前方側に突出しているので、投影レンズが左右非対称な形状となり、配光の左右拡散角を変えることができる。これにより、左右スラントの急な車両用灯具において、車両内側のエクステンションで遮光される光量を減らし、かつ車両外側の拡散光を増加させることができる。この結果、高効率かつ安全性の高い車両用灯具を得ることができる。また、投影レンズが左右非対称な形状となることで、投影レンズの車両内側縁部を全反射が生じないような形状にでき、これによっても、車両外側の拡散光を増加させることができ、高効率かつ安全性の高い車両用灯具を実現できる。さらに、このような作用は、リフレクタの形状変更によってもある程度可能となるが、本発明によれば、投影レンズの形状を変えることで、さらに新規な意匠を構成することができる。
【００１１】
そして、本発明によれば、投影レンズは、中央部に光源からの光の入射面および出射面がレンズ光軸と略直交する領域を有するので、シェード上端縁が大きな歪みを生じずに投影され、配光パターンの水平上端縁に左右段違いを有するカットオフラインを形成し易くできる。
【００１２】
また、本発明によれば、車両内側縁部の後方に、付加光学系が設けられているので、付加光学系として例えば専用光源を増設すれば、路面側方への照射光量を増大させて、視認性を向上させることができる。また、付加光学系として例えば専用リフレクタを増設すれば、灯室内壁に吸収された光を投影レンズへ入射させることができ、光源からの光利用効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す平断面図であり、図２は、そのI−I線断面図、図３は図１に示した投影レンズの平面視を（ａ）、II−II線断面を（ｂ）、III−III線断面を（ｃ）に表した説明図である。
これらの図に示すように、この車両用灯具１００は、車両の右前端部に配置される灯具であって、ランプボディ２１とその前端開口部に取り付けられた光を素通しする透光カバー２３とで形成される灯室内に、灯具ユニット２０が収容される。そして、この車両用灯具１００においては、灯具ユニット２０の点灯によりロービーム用配光パターンを形成する。
【００１４】
灯具ユニット２０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘを有しており、ランプボディ２１にエイミング機構５０を介して上下方向および左右方向に傾動可能に支持されている。そして、このエイミング機構５０によるエイミング調整が完了した段階では、灯具ユニット２０の光軸Ａｘは、車両前後方向に対して０.５〜０.６°程度下向きの方向に延びるようになっている。
【００１５】
透光カバー２３は、車両前端部の左側コーナ部の車体形状に沿って、その車幅方向内側から車幅方向外側へ向けて後方へ回り込むとともに、その下端縁から上端縁へ向けて後方へ回り込むように形成されている。つまり、透光カバー２３は、水平断面が車両幅方向の仮想線２５に対してスラントしている。この透光カバー２３の表面は、平面となって仮想線２５に対しスラントしてもよく、図１に示すように、曲面となって仮想線２５に対しスラントしてもよい。
【００１６】
次に、各灯具ユニット２０の構成について説明する。
灯具ユニット２０は、プロジェクタ型の灯具ユニットであって、光源バルブ２７と、リフレクタ２９と、レンズホルダ３１と、投影レンズ３３と、シェード３５と、エクステンション３７とを備えてなる。
【００１７】
投影レンズ３３は、後方焦点Ｆを有するとともに、図３（ａ）に示すように、中心部３９から外周部４１に向かって肉厚が薄くなり、かつ外周部４１のうち、車両内側縁部４１ａが車両外側縁部４１ｂより車両前方側４３に突出している。また、中央部３９には、光源からの光の入射面３３ａおよび出射面３３ｂがレンズ光軸Ａｘと略直交する領域４５を有している。投影レンズ３３は、この中心部３９の領域４５で、後方焦点Ｆからの光を平行光にする特性を有している。そして、後方焦点Ｆを含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。
【００１８】
投影レンズ３３は、中心部３９にレンズ光軸Ａｘと略直交する領域４５を有するので、シェード３５の上端縁３５ａが大きな歪みを生じずに投影され、配光パターンの水平上端縁に図９に示す左右段違い（エルボ点Ｅ）を有するカットオフラインＣＬを形成し易くできる。
【００１９】
また、投影レンズ３３は、中心部３９における入射面３３ａ、出射面３３ｂが、車両内側縁部４１ａ、および車両外側縁部４１ｂへ向かって連続的な面で形成され、かつ左右非対称で形成される。したがって、投影レンズ３３は、中心部３９を挟む左右の車両内側縁部４１ａと車両外側縁部４１ｂとに、異なる拡散角の拡散部を有している。さらに、投影レンズ３３は、このような左右非対称の形状とすることで、後述するように、車両内側縁部４１ａにおいて、全反射が生じないようになっている。
【００２０】
レンズホルダ３１は、投影レンズ３３を挟む上下部において、リフレクタ２９の前端開口部から前方へ向けて段付きで形成されており、その後端部においてリフレクタ２９に固定支持されるとともに、その前端部において投影レンズ３３を固定支持している。
【００２１】
光源バルブ２７は、放電発光部を光源２７ａとするメタルハライドバルブ等の放電バルブであって、その光源２７ａはバルブ中心軸方向に延びる線分光源として構成されている。そして、この光源バルブ２７は、その光源２７ａが投影レンズ３３の後側焦点Ｆよりも後方側において光軸Ａｘ上に配置されるようにして、リフレクタ２９の後端開口部に後方側から挿入固定されている。
【００２２】
リフレクタ２９は、光源２７ａからの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させる反射面２９ａを有している。この反射面２９ａは、略楕円状の断面形状を有しており、その離心率は鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。そしてこれにより、この反射面２９ａで反射した光源２７ａからの光を、鉛直断面内においては後側焦点Ｆ近傍に略収束させるとともに、水平断面内においてはその収束位置をかなり前方へ移動させるようになっている。このリフレクタ２９は、エイミングブラケット２９ｂにおいて、エイミング機構５０を介してランプボディ２１に支持されている。
【００２３】
シェード３５は、レンズホルダ３１の内部空間における略下半部に位置するようにして、レンズホルダ３１に固定支持されている。このシェード３５は、その上端縁３５ａが投影レンズ３３の後側焦点Ｆを通るように形成されており、これによりリフレクタ２９の反射面２９ａからの反射光の一部を遮蔽して、投影レンズ３３から前方へ出射する上向き光の大半を除去するようになっている。これにより、配光パターンの上端縁にエルボ点Ｅを有する図９に示すカットオフラインＣＬを形成するようになっている。
【００２４】
また、上記灯室内には、透光カバー２３に沿うようにしてエクステンション３７が設けられている。このエクステンション３７には、各灯具ユニット２０を前端部近傍において囲む開口部３７ａが形成されている。
【００２５】
図４及び図５は図１に示した車両用灯具の作用説明図である。
車両用灯具１００では、投影レンズ３３の中心部３９から外周部４１に向かって肉厚が薄くなり、かつ外周部４１のうち、車両内側縁部４１ａが車両外側縁部４１ｂより車両前方側４３に突出することで、配光の左右拡散角が、車両内側縁部４１ａ側で小さく、車両外側縁部４１ｂ側で大きくなる。本実施形態では、投影レンズ３３の車両外側縁部４１ｂに入射した光は、投影レンズ３３の車両内側縁部４１ａ側に入射した光よりも屈折度合いが小さい。したがって、透光カバー２３のスラントが急な場合であっても、車両内側のエクステンション３７で遮光される光量が低減されるとともに、車両外側には大きく光を偏向させて側方視認性を高めることができる。
【００２６】
具体的に、図５を参照して説明すると、光源２７ａから出射してリフレクタ２９の点Ｌ０に入射した光と、点Ｌ０と光軸Ａｘに対して線対称な位置に存在する点Ｒ０に入射した光とを考える。各点Ｌ０及びＲ０に入射した光はリフレクタ２９によって反射され、それぞれ光軸Ａｘに対して線対称な光路を描きながら投影レンズ３３に向かって伝搬される。
【００２７】
そして、それぞれの光は、それぞれ投影レンズ３３上の点Ｌ１，Ｒ１にて投影レンズ３３に入射して屈折されつつ投影レンズ３３内を伝搬し、それぞれ投影レンズ３３上の点Ｌ２，Ｒ２にて屈折しながら投影レンズ３３から出射する。ここで、投影レンズ３３は、点Ｌ１及びＬ２の各接線が為す頂角θＬと点Ｒ１及びＲ２の各接線が為す頂角θＲとを比較すると、θＬ＜θＲが満たされるように構成されている。この頂角θＬ，θＲは、投影レンズ３３に入射した光の屈折度合いを示しており、頂角が大きい方が大きく進行方向を変化される。このように、本実施形態で用いられている投影レンズ３３は、左右対称なリフレクタ２９を用いた場合に、車両外側縁部４１ｂ側に入射した光のほうが車両内側縁部４１ａ側に入射した光よりも小さく進行方向が変化されるように屈折される。したがって、透光カバー２３のスラントが急な場合であっても、大きく偏向されすぎてエクステンション３７に光が遮られることない。よって、光が車両内側のエクステンション３７で遮光される光量を低減することができる。また、車両外側には大きく光を偏向させて側方視認性を高めることができる。
【００２８】
なお、投影レンズ３３は、図６に示すように、後方焦点Ｐ０を有しており、後方焦点Ｐ０を通過した光については、通常の左右対称凸レンズと同様に、平行光として前方に投影するように入射面及び出射面が構成されている。したがって、リフレクタとして、後方焦点Ｐ０に光を集光させるようなリフレクタを用いた場合には、投影レンズ３３は、前方に平行光を照射するように構成されている。
【００２９】
図７は本願発明と従来との構成の差異により生じる作用の差を（ａ）（ｂ）で表した説明図である。
また、投影レンズ３３が左右非対称な形状となることで、投影レンズ３３の車両内側縁部４１ａを全反射の生じない形状にでき、図７（ｂ）に示すように、従来灯具１では左右対称レンズ２Ａのために全反射していた光を、図７（ａ）に示すように、出射面３３ｂから出射させることができるようになる。
【００３０】
図８は付加光学系が設けられた構成例を（ａ）（ｂ）で表した説明図である。
さらに、車両用灯具１００は、車両内側縁部４１ａの後方に、付加光学系が設けられることが好ましい。この付加光学系としては、図８（ａ）に示す専用光源５１，または、図８（ｂ）に示す専用リフレクタ５３ａ，５３ｂを用いることができる。このような付加光学系を増設した構成では、例えば専用光源５１にすれば、路面側方への照射光量を増大させて、視認性を向上させることができる。また、付加光学系として例えば専用リフレクタ５３ａ，５３ｂを増設すれば、灯室内壁に吸収された光を投影レンズ３３へ入射させることができ、光源バルブ２７からの光利用効率を向上させることができる。
【００３１】
図９は車両左側に設けられた車両用灯具からの配光パターンを透視的に示す図である。
配光パターンＰは、灯具ユニット２０からの光照射により形成されるが、その際、この配光パターンＰは、リフレクタ２９の反射面２９ａからの反射光により投影レンズ３３の後側焦点面上に形成される光源２７ａの像を、投影レンズ３３により仮想鉛直スクリーン上に反転投影像として投影することにより形成され、そのカットオフラインＣＬ１，ＣＬ２は、シェード３５の上端縁３５ａの反転投影像として形成される。
【００３２】
配光パターンＰは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１，ＣＬ２を有している。このカットオフラインＣＬ１，ＣＬ２は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを鉛直方向に通るＶ−Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、Ｖ−Ｖ線よりも右側の対向車線側部分が下段カットオフラインＣＬ１として形成されるとともに、Ｖ−Ｖ線よりも左側の自車線側部分が、この下段カットオフラインＣＬ１からエルボ点Ｅを介して段上がりになった上段カットオフラインＣＬ２として形成される。
【００３３】
そして、投影レンズ３３の車両外側縁部４１ｂを通る光は、車両外側方向へ拡大された拡散領域５５を形成する。灯具ユニット２０からの光照射により形成される配光パターンＰは、この拡散領域５５を含む合成配光パターンとして構成されている。
【００３４】
したがって、本実施の形態による車両用灯具１００によれば、投影レンズ３３が中心部３９から外周部４１に向かって肉薄となり、かつ外周部４１のうち、車両内側縁部４１ａが車両外側縁部４１ｂより車両前方側４３に突出しているので、投影レンズ３３が左右非対称な形状となり、配光の左右拡散角を変えることができる。これにより、左右スラントの急な車両用灯具１００においても、車両内側のエクステンション３７で遮光される光量を減らし、かつ車両外側の拡散光を増加させることができる。この結果、高効率かつ安全性の高い車両用灯具１００を得ることができる。
【００３５】
また、投影レンズ３３が左右非対称な形状となることで、投影レンズ３３の車両内側縁部４１ａを全反射の生じない形状にでき、これによっても、車両外側の拡散光を増加させることができ、高効率かつ安全性の高い車両用灯具を実現できる。さらに、このような作用は、リフレクタ２９の形状変更によってもある程度可能となるが、本願構成のように、投影レンズ３３の形状を変えることで、新規な意匠を構成することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、上記実施形態の構成と同一の車両用灯具における配光パターンのシミュレーション結果を説明する。
図１０は実施例の配光シミュレーションの図である。
図１０には横軸の数値０を境に、左側が車両外側となり、右側が車両内側となる。すなわち、車両左側に設けられた車両用灯具からの配光パターンを透視的に示している。また、車両外側縁部における拡散角度は５２°であり、車両内側縁部における拡散角度は４５°であった。
同図からも明らかなように、横軸数値の−４０°〜−５０°までの車両外側に比べ、横軸数値４０°〜５０°までの車両内側の方が配光量が少なく制御されていることが知見できる。すなわち、投影レンズを非対称レンズとすることで、左右レンズ部の拡散角度が適切にコントロールできることが分かった。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、車両の右前端部に配置される車両用灯具１００について説明したが、車両の左前端部に配置される車両用灯具についても、上記実施形態と同様の構成を採用することにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す平断面図
【図２】図１のI−I線断面図
【図３】図１に示した投影レンズの平面視を（ａ）、II−II線断面を（ｂ）、III−III線断面を（ｃ）に表した説明図
【図４】図１に示した車両用灯具の作用説明図
【図５】図１に示した車両用灯具の拡大作用説明図
【図６】投影レンズの作用を示す図
【図７】本願発明と従来との構成の差異により生じる作用の差を（ａ）（ｂ）で表した説明図
【図８】付加光学系が設けられた構成例を（ａ）（ｂ）で表した説明図
【図９】車両左側に設けられた車両用灯具からの配光パターンを透視的に示す図
【図１０】実施例の配光シミュレーションの図
【図１１】従来のプロジェクタ型ヘッドランプの構成図
【図１２】従来のプロジェクタ型ヘッドランプの構成図
【符号の説明】
【００３９】
２１  ボディ
２３  カバー
２５  仮想線
２７  光源バルブ
２９  リフレクタ
２９ａ  反射面
３３  投影レンズ
３３ａ  入射面
３３ｂ  出射面
３９  中心部
４１  外周部
４１ａ  車両内側縁部
４１ｂ  車両外側縁部
４５  略直交する領域
５１  専用光源（付加光学系）
５３ａ，５３ｂ  専用リフレクタ（付加光学系）
１００  車両用灯具
Ａｘ  レンズ光軸
Ｆ  焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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